Що таке відпал рекристалізації
У даній статті буде представлений досить докладна розповідь про те, що собою являє відпал рекристалізації. Крім цього, для ознайомлення будуть розглянуті і інші види роботи зі сталлю, які покращують її структуру і оброблюваність металу, зменшують твердість і знімають внутрішню напругу. Від структури сплаву залежать всі основні його властивості, а способом, що змінює структуру, є термічна обробка. Відпал рекристалізації і багато інших видів термічної обробки розроблені Д. К. Черновим, далі цю тему розвивали Г. В. Курдюмов, А. А. Бочвар, А. П. Гуляєв.
Термічна обробка
Це сукупність різних операцій нагріву за допомогою спеціального обладнання і за особливою технологією, з витримкою і охолодженням, які виконуються суто в певній послідовності і при точних режимах, щоб змінити внутрішню будову сплаву і отримати потрібні властивості. Термічна обробка поділяється на кілька видів. Відпал першого роду, який застосовується для абсолютно будь-яких металів і сплавів, фазових перетворень в твердому стані не приносить. Відпал рекристалізації застосовують для досягнення наступних характеристик.
При нагріванні відпалу першого роду підвищується рухливість атомів, повністю або частково усувається хімічна неоднорідність, зменшується внутрішнє напруження. Все залежить від температури нагріву і часу витримки. Повільне охолодження тут є характерним. Різновидами такого способу є отжиг для зняття напруги після лиття, зварювання або кування, дифузний і відпал рекристалізації.
Відпал другого роду
Цей отжиг призначений теж для металу і сплавів, які відчувають фазові перетворення при відпалі в твердому стані - і при нагріванні, і при охолодженні. Тут цілі дещо ширше, ніж ті, які переслідує відпал рекристалізації стали. При відпалі другого роду виходить більш рівноважна структура для подальшої обробки матеріалу. Зернистість зникає, подрібнюється, підвищуються в'язкість і пластичність, значно знижуються твердість і міцність. Такий метал можна вже різати. Нагрівання відбувається до температур, набагато вище критичних, а охолодження відбувається разом з піччю - дуже повільно.
вибір режиму
Термічна обробка може бути попередньою і остаточною. Перша застосовується для підготовки властивостей матеріалу і його структури для подальших технологічних операцій (поліпшення оброблюваності, різання, обробка тиском). Остаточною термічною обробкою формуються всі властивості готового виробу. Як вибирається режим рекристаллизационного відпалу, залежить від процесу і цілей термічної обробки.
Мається на увазі нагрівання металу або металу вище показника температури кристалізації, причому не менш, ніж на сто чи двісті градусів. Далі слід витримка при цій температурі протягом потрібного часу. Охолодження є фінальною стадією цього процесу. Ця технологія поділяється на повний, неповний і текстуруючий отжиг, і вибір залежить від того, яка мета рекристаллизационного відпалу.
повний відпал
На практиці найбільш часто застосовуємо повний отжиг, але тут потрібно звернути увагу на те, що відпал стали і її гарт - процеси різні. В процесі рекристаллизационного відпалу виробляються певні процедури, які передують холодної обробки металу під тиском для полегшення подальшої з ним роботи, або отжиг є вихідним видом термообробки, коли готовий виріб або напівфабрикат отримують необхідні параметри. Або це операція проміжна, наприклад - для ефективного видалення наклепу.
Для однорідного розчинення в матриці легуючих елементів і для того, щоб отримати однорідну мікроструктуру з однаковими властивостями матеріалу, отжиг проводиться в спеціальному розчині. Чорних металах потрібно відпал рекристалізації з температурами від 950 до 1200º З із застосуванням розчину солей Durferrit Glühkohle або Durferrit GS 960. Кольорові метали отжигаются при температурах від 460 до 540º С із застосуванням солі Durferrit А. В. далі може слідувати подальша обробка для збільшення міцності.
Найбільш часто відпал рекристалізації сталей проводять з метою доведення структури матеріалу до потрібних параметрів, які необхідні для подальшої роботи. Його застосовують після обробки тиском, якщо повільна рекристалізація повністю не минув, і це не дозволяє зняти наклеп.
Подібна технологія зазвичай застосовується для гарячекатаних рулонів зі сплавів, де основою є алюміній, а також після холодної прокатки листів, стрічок, фольги з різних сплавів і кольорових металів (тут необхідно згадати і відпал рекристалізації нікелю), прутків і дроту, сталей холодного штампування і труб холодного волочіння. Окремою процедурою є отжиг при виготовленні напівфабрикатів і виробів з кольорових металів (в тому числі нікелю).
температурні режими
Різні матеріали вимагають різних режимів термообробки. Зазвичай весь процес триває не більше однієї години, щоб завершився відпал рекристалізації, але температурний режим для кожного сплаву - свій власний. Так от 300 до 400 ° С вимагають сплави на основі магнію, від 800 до 1150 ° С - сплави нікелю, від 650 до 710 ° С - вуглецева група сталей, для яких обов'язково проводиться відпал рекристалізації. Температура плавлення, природно, не досягається.
Алюмінієвих сплавів так багато не потрібно, достатньо від 350 до 430 ° С, а чистий алюміній рекрісталлізуется при температурах від 300 до 500 ° С. Від 670 до 690 ° С вимагає для рекристалізації титан, від 700 до 850 ° С - композиції міді з нікелем, від 600 до 700 ° С потрібно бронзі і латуні, а чистої міді навіть трохи менше, вона починає рекристалізацію від 500 ° С. Такі режими рекристаллизационного відпалу потрібні для окремих металів і сплавів.
Дифузійна обробка металів
Цей вид відпалу інакше називається гомогенізований, і проводиться він з метою усунення наслідків дендритних ліквації. Дифузійний відпал потрібен для легованої сталі, де показник пластичності і в'язкості знижений через внутрікристалічної ликвации, що призводить до шаруватих або крихким зламів. Потрібно домогтися рівноважної структури, а тому диффузионная обробка литого металу необхідна. Крім того, вона покращує і механічні характеристики, і підвищує однорідність властивостей у всьому обсязі готової продукції.
Ось що відбувається при цьому процесі: розчиняються надлишкові фази, вирівнюється хімічний склад, виникають і ростуть пори, збільшується розмір зерна. Даний вид термообробки вимагає тривалої витримки металу в умовах температур вище критичних (тут можна говорити про 1200 градусів за Цельсієм).
изотермическая термообробка
Такий відпал рекомендується для легованої сталі, де при незмінній температурі аустеніт розпадається на на ферит і цементит в суміші. Такий розпад може статися при інших видах відпалу, якщо відбувається поступове охолодження за рахунок постійного і послідовного зменшення температури. Таким чином досягається однорідність структури, знижується час на термічну обробку.
Схема ізотермічного відпалу наступна: спочатку нагрів до показника, який буде перевищувати верхню критичну точку на 50-70 градусів, потім зниження температури на 150 градусів. Після цього нагріта деталь переноситься в піч або ванну, де витримується температура не більше 700 ° С. Тривалість процедури буде залежати від складу металу і геометричних розмірів деталі. Леговані склади можуть зажадати декількох годин, а гарячекатані листи вуглецевої сталі - кілька хвилин.
При повному відпалі забезпечується перекристалізація стали, що рятує метал від різноманітних дефектів структури. Сталь отримує самі свої важливі і характерні для неї властивості, пом'якшується для подальшої різання. Потрібно спочатку нагріти її до температури вище АС3 на 30-50 градусів, прогріти, потім повільно охолодити.
Найчастіше витримка триває мінімум півгодини, але не більше години на тонну сталі з нагріванням швидкістю 100 градусів за Цельсієм на годину. Швидкість охолодження варіюється - залежить від складу стали і від стійкості аустеніту. Якщо охолоджувати швидко, може сформуватися дуже тверда ферритно-цементітная дисперсная структура.
Швидкість охолодження регулюється охолодженням печі з поступовим її відключенням і відкриванням дверцята. При повному відпалі головне - не перегріти сплав. Неповний отжиг виконують при температурах нижче Ас3, але трохи вище АС1.
Тоді сталь частково перекрісталлізуется, і тому від дефектів не позбудеться. Так обробляють стали з відсутністю ферритной полосчатости, якщо їх потрібно всього лише пом'якшити перед подальшою обробкою і різкою. Крім повного і неповного є ще текстуруючий рекристалізаційного отжиг.
застосування
Іноді отжиг доповнює гарячу обробку тиском (гарячекатані рулони, наприклад, з алюмінієвих сплавів, отжигают перед холодної прокаткою, щоб зняти наклеп, який обов'язково утворюється як наслідок гарячої прокатки).
Набагато ширше використовується отжиг цього виду в виробництві виробів і напівфабрикатів із сплавів і чистих кольорових металів. Це вже самостійна операція по термообробці. У порівнянні зі сталями величезна кількість кольорових металів піддають холодній обробці тиском, після чого відпал рекристалізації необхідний.
У промисловості
Якщо потрібно зерниста форма цементиту, витримка сплаву при відпалі до повної рекристалізації може тривати довго - кілька годин. Для холодного деформування, яке зазвичай слідує за відпалом, найбільш сприятлива саме зерниста форма цементиту, яка відбувається при рекристалізації в процесі зародження і зростання недеформірованних зерен, а для цього потрібен нагрів до певної температури.
Відпал рекристалізації в промисловості є первинною операцією для додання сплаву або металу пластичності перед холодною обробкою тиском. Не менш часто він присутній і в проміжку між операціями по холодному деформування для зняття наклепу, а також як вихідний остаточний процес термічної обробки, щоб виріб або напівфабрикат знайшли необхідні їм властивості.
Як це відбувається
Нагріваючись, деформований метал підвищує рухливість атомів. Старі зерна витягуються, стають вразливими, інтенсивно зароджуються і ростуть нові, вже рівноважні і вільні від напруги зерна. Вони стикаються зі старими, витягнутими, вбираючи в своє зростання до повного їх зникнення. Перекристалізація стали і сплавів і є головною метою рекристаллизационного відпалу. При нагріванні після досягнення необхідної температури межі плинності і міцності матеріалу знижуються досить різко.
Зате збільшується пластичність, це працює для поліпшення оброблюваності. Температуру початку рекристалізації називають порогом рекристалізації. При її досягненні метал разупрочняется. Температура не може бути постійною величиною. Для конкретного сплаву або металу грають настільки ж важливі ролі тривалість нагріву, ступінь попередньої деформації, початкова величина зерна і багато іншого.
Явні ознаки того, що ви більше схильні до стресу, ніж усвідомлюєте Постійно тривожитеся і хвилюєтеся? Ці ознаки допоможуть вам визначити, чи не страждаєте ви від стресу.
